硬件抗干擾技術(shù)ppt課件(參考版)
2025-01-18 06:04本頁(yè)面
【正文】 重點(diǎn)討論了對(duì)系統(tǒng)過程通道中串模干擾與共模干擾的抑制，對(duì) CPU主機(jī)的程序運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位系統(tǒng)，另外對(duì)電源系統(tǒng)與接地系統(tǒng)的抗干擾措施也作了介紹。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的實(shí)際系統(tǒng)采取相應(yīng)的抗干擾措施。 抗干擾能力是設(shè)計(jì)與運(yùn)行一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)必須要考慮的重要指標(biāo)。 ? 例如：采用變壓器隔離技術(shù) 、 光電隔離技術(shù)和無(wú)線電通信技術(shù) 。 近距離的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝在同一機(jī)房?jī)?nèi) ， 可采用多機(jī)一點(diǎn)接地方法 。 (5)多機(jī)系統(tǒng)的接地 ? 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中 ， 多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間相互通信 ， 資源共享 。 而把機(jī)內(nèi)器件架與外殼絕緣 ， 絕緣電阻大于 50MΩ， 即機(jī)內(nèi)信號(hào)地浮空 。 ? 當(dāng)一個(gè)電路有一個(gè)不接地的信號(hào)源與一個(gè)接地的 (即使不是接大地 )放大器相連時(shí) ， 輸入線的屏蔽應(yīng)接至放大器的公共端；當(dāng)接地信號(hào)源與不接地放大器相連時(shí) ， 即使信號(hào)源端接的不是大地 ， 輸入線的屏蔽層也應(yīng)接到信號(hào)源的公共端 。 ② 電纜屏蔽層的接地：當(dāng)信號(hào)電路是一點(diǎn)接地時(shí) ， 低頻電纜的屏蔽層也應(yīng)一點(diǎn)接地 。 導(dǎo)線的屏蔽，主要是針對(duì)電場(chǎng)耦合和磁場(chǎng)耦合干擾。 ? 為了克服雙端接地的缺點(diǎn) ， 應(yīng)將輸入回路改為單端接地方式 。 這種接地方式之所以錯(cuò)誤 ， 是因?yàn)樗粌H會(huì)遭致磁場(chǎng)耦合的影響 ， 而且還會(huì)因 A和 B兩點(diǎn)地電位不等而引起環(huán)流噪聲干擾 。 (3) 通道饋線（電纜）的接地技術(shù) ① 電路一點(diǎn)地基準(zhǔn)：一個(gè)實(shí)際的模擬量輸入通道 ， 總可以簡(jiǎn)化成由信號(hào)源 、 輸入饋線和輸入放大器 3部分組成 。 ? 一條是低電平電路地線；一條是繼電器 、 電動(dòng)機(jī)等的地線(稱為 “ 噪聲 ” 地線 )；一條是設(shè)備機(jī)殼地線 (稱為 “ 金屬件 ”地線 )。 ② 實(shí)用的低頻接地 ? 一般在低頻時(shí)用串聯(lián)一點(diǎn)接地的綜合接法 ， 即在符合噪聲標(biāo)準(zhǔn)和簡(jiǎn)單易行的條件下統(tǒng)籌兼顧 。 并聯(lián)接地方式在低頻時(shí)是最適用的 ， 因?yàn)楦麟娐返牡仉娢恢慌c本電路的地電流和地線阻抗有關(guān) ， 不會(huì)因地電流而引起各電路間的耦合 。一點(diǎn)接地主要有兩種接法：即串聯(lián)接地和并聯(lián)接地 。這些地之間只是在最后才匯聚一點(diǎn)，而且常常通過銅接地板交匯，然后用線徑不小于 30 的多股軟銅線焊接在接地板上深埋地下。在空間將數(shù)字地匯流條與模擬地匯流條間隔開，以避免通過匯流條間電容產(chǎn)生耦合。采用多層匯流條以減少自感，可減少干擾的竄入途徑。 模擬地 、 數(shù)字地 、 安全地的分別回流法如圖所示 。 ? 地環(huán)路產(chǎn)生的原因 ：地環(huán)路干擾發(fā)生在通過較長(zhǎng)電纜連接的相距較遠(yuǎn)的設(shè)備之間 ， 其產(chǎn)生的內(nèi)在原因是設(shè)備之間的地線電位差 ， 地線電壓導(dǎo)致了地環(huán)路電流 ， 由于電路的非平衡性 ， 地環(huán)路電流導(dǎo)致對(duì)電路造成影響的 共模干擾電壓 。 ? 單點(diǎn)接地的目的是避免形成地環(huán)路 ， 地環(huán)路產(chǎn)生的電流會(huì)引入到信號(hào)回路內(nèi)引起干擾 。 （ 因?yàn)榻拥匾€的感抗與頻率和長(zhǎng)度成正比 ， 工作頻率高時(shí)將增加共地阻抗 ， 必將增大共地阻抗產(chǎn)生的電磁干擾 ， 所以要求地線的長(zhǎng)度盡量短 。 接地理論分析 ， 低頻電路應(yīng)單點(diǎn)接地 ， 高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地 。 因此 ， 交流地絕對(duì)不允許分別與上述幾種地相連 ， 而且交流電源變壓器的絕緣性能要好 ， 絕對(duì)避免漏電現(xiàn)象 。 在交流地上任意兩點(diǎn)之間 ， 往往很容易就有幾伏至幾十伏的電位差存在 。眾所周知 ， 地球是導(dǎo)體而且體積非常大 ， 因而其靜電容量也非常大 ， 電位比較恒定 ， 所以人們把它的電位作為基準(zhǔn)電位 ， 也就是零電位 。 通常安全地又稱為保護(hù)地或機(jī)殼地 ， 機(jī)殼包括機(jī)架 、 外殼 、 屏蔽罩等 。 ? 數(shù)字地 作為計(jì)算機(jī)中各種數(shù)字電路的零電位 ， 應(yīng)該與模擬地分開 ，避免模擬信號(hào)受數(shù)字脈沖的干擾 ， 所有組件的數(shù)字地最終都與供給數(shù)字電路電流的直流電源的參考點(diǎn)相連 。 有時(shí)為區(qū)別遠(yuǎn)距離傳感器的弱信號(hào)地與主機(jī)的模擬地關(guān)系 ，把傳感器的地又叫信號(hào)地 。 ? 模擬地 作為傳感器 、 變送器 、 放大器 、 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換器中模擬電路的零電位 。 地是電路或系統(tǒng)中為各個(gè)信號(hào)提供參考電位的一個(gè)等電位點(diǎn)或等電位面 。 正確合理的接地技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)極為重要 ， 接地的目的有兩個(gè)：一是為了保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行 ， 防止地環(huán)路引起的干擾 ， 常稱為 工作接地 ；二是為了避免操作人員因設(shè)備的絕緣損壞或下降遭受觸電危險(xiǎn)和保證設(shè)備的安全 ， 這稱為 保護(hù)接地 。 2．接地技術(shù) 廣義的接地包含兩方面的意思 ， 即接實(shí)地和接虛地 。為了降低集成電路的開關(guān)噪聲，在印制線路板上的每一塊 IC上都接入高頻特性好的旁路電容，將開關(guān)電流經(jīng)過的線路局限在板內(nèi)一個(gè)極小的范圍內(nèi)。在每塊板上裝一塊或幾塊三端穩(wěn)壓集成塊（ 780 780 7812， 7812等）組成穩(wěn)壓電源，每個(gè)功能板單獨(dú)對(duì)電壓過載進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)穩(wěn)壓塊出現(xiàn)故障而使整個(gè)系統(tǒng)遭到破壞，而且也減少了公共阻抗的相互耦合，大大提高供電的可靠性，也有利于電源散熱。 ? 顯然，采用 DCDC變換器可以方便地實(shí)現(xiàn)電池供電，從而制造便攜式或手持式計(jì)算機(jī)測(cè)控裝置。 它們有升壓型或降壓型，或升壓 /降壓型 。 24V等。 5V， 177。開關(guān)電源初、次級(jí)之間具有較好的隔離，對(duì)于交流電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾有較強(qiáng)的隔離能力。在要求更高的場(chǎng)合，可采用層間也加屏蔽的結(jié)構(gòu)， 如圖（ b）所示 。 ? （ 1）交流電源變壓器的屏蔽 ? 把高壓交流變成低壓直流的簡(jiǎn)單方法是用交流電源變壓器。 ～ 2 2 0 V電 池充電器 電池組 逆變器控制器交 流穩(wěn)壓器計(jì)算機(jī)切換直 流穩(wěn)壓器圖 9 2 1 不間斷電源 UPS 供電系統(tǒng)不間斷電源ＵＰＳ供電系統(tǒng) ? 2．直流電源系統(tǒng) ? 在自行研制的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，無(wú)論是模擬電路還是數(shù)字電路，都需要低壓直流供電。如果交流供電中斷，系統(tǒng)中的斷電傳感器檢測(cè)到斷電后就會(huì)將供電通路在
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